WO2023187957A1 - 発光素子、表示装置、発光素子の製造方法 - Google Patents

発光素子、表示装置、発光素子の製造方法 Download PDF

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light emitting
nanoparticle
electrode
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nanoparticles
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雅也 上田
悟 山本
真樹 山本
達也 両輪
真 和泉
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シャープディスプレイテクノロジー株式会社
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00—Electroluminescent light sources
    • H05B33/10—Apparatus or processes specially adapted to the manufacture of electroluminescent light sources
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00—Electroluminescent light sources
    • H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • H05B33/14—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of the electroluminescent material, or by the simultaneous addition of the electroluminescent material in or onto the light source

Definitions

  • the present invention relates to a light emitting element, a display device, and a method for manufacturing a light emitting element.
  • Patent Documents 1 to 3 disclose light-emitting elements equipped with light-emitting layers containing quantum dots.
  • a light emitting element includes a first electrode, a second electrode, and a light emitting layer located between the first electrode and the second electrode, the light emitting layer including first nanoparticles. and a first nanoparticle group located between the first electrode and the first nanoparticle group, which differs from the first nanoparticles in at least one of constituent elements, composition, and particle size.
  • the second quantum dot is located between the second electrode and the first nanoparticle group and differs from the first nanoparticle in at least one of constituent elements, composition, and particle size.
  • the luminous efficiency of a light emitting element including quantum dots is improved.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration example of a light emitting element of this embodiment.
  • 1 is a cross-sectional view showing a configuration example of a light emitting element of this embodiment.
  • 1 is a cross-sectional view showing a configuration example of a light emitting element of this embodiment.
  • 1 is a cross-sectional view showing a configuration example of a light emitting element of this embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of the structure of nanoparticles.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of the configuration around nanoparticles.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of the structure of a nanoparticle group.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration example of quantum dots.
  • 1 is a cross-sectional view showing a configuration example of a light emitting element of this embodiment.
  • 1 is a cross-sectional view showing a configuration example of a light emitting element of this embodiment.
  • 1 is a cross-sectional view showing a configuration example of a light emitting element of this embodiment.
  • 1 is a cross-sectional view showing a configuration example of a light emitting element of this embodiment.
  • 1 is a cross-sectional view showing a configuration example of a light emitting element of this embodiment.
  • 1 is a cross-sectional view showing a configuration example of a light emitting element of this embodiment.
  • 3 is a flowchart illustrating an example of a method for manufacturing a light emitting device according to the present embodiment.
  • 3 is a flowchart illustrating an example of a method for manufacturing a light emitting device according to the present embodiment.
  • 1 is a schematic diagram showing a configuration example of a display device including a light emitting element of this embodiment.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration example of a light emitting element of this embodiment.
  • the light emitting element 1 of the present embodiment includes a first electrode D1, a second electrode D2, and a light emitting layer 5 located between the first electrode D1 and the second electrode D2.
  • 5 is located between the first nanoparticle group A1 that spreads in a layered manner and includes the first nanoparticle P1, and the first electrode D1 and the first nanoparticle group A1, and the first nanoparticle P1 is different from the constituent elements and composition.
  • the first nanoparticles P1 are located between the first quantum dots Q1, which differ in at least one particle size, the second electrode D2, and the first nanoparticle group A1, and are different from the first nanoparticles P1 in at least one of the constituent elements, composition, and particle size. and a different second quantum dot Q2.
  • Different compositions mean that even though the constituent elements are the same, their constituent ratios (composition ratios) are different.
  • the quantum dot of the present disclosure means a particle capable of emitting light with a maximum width of 100 nm or less.
  • the shape of the quantum dot that is, the shape of the particle, is not particularly limited as long as it satisfies the above-mentioned maximum width, and is not limited to a spherical three-dimensional shape (circular cross-sectional shape).
  • it may have a polygonal cross-sectional shape, a rod-like three-dimensional shape, a branch-like three-dimensional shape, a three-dimensional shape with an uneven surface, or a combination thereof.
  • semiconductor means a material that has a certain band gap and can emit light, and includes at least the following materials. That is, the semiconductor includes, for example, at least one selected from the group consisting of II-VI group compounds, III-V group compounds, chalcogenides, and perovskite compounds.
  • the II-VI group compound means a compound containing a group II element and a group VI element
  • the III-V group compound means a compound containing a group III element and a group V element.
  • Group II elements include Group 2 elements and Group 12 elements
  • Group III elements include Group 3 elements and Group 13 elements
  • Group V elements include Group 5 elements and Group 15 elements
  • Group VI elements include Group 5 elements and Group 15 elements.
  • Group II-VI compounds are, for example, MgS, MgSe, MgTe, CaS, CaSe, CaTe, SrS, SrSe, SrTe, BaS, BaSe, BaTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdTe, HgS, HgSe and HgTe.
  • the III-V compound includes, for example, at least one selected from the group consisting of GaAs, GaP, InN, InAs, InP, and InSb.
  • Chalcogenide is a compound containing a group VI A (16) element, and includes, for example, CdS or CdSe. Chalcogenide may contain these mixed crystals.
  • a perovskite compound has, for example, a composition represented by the general formula CsPbX3 .
  • Constituent element X includes, for example, at least one selected from the group consisting of Cl, Br, and I.
  • nanoparticles refer to particles of nano size (particle size less than 1000 nm).
  • the shape of the particles may be the same as that described in the "shape of particles" of quantum dots.
  • the first nanoparticle P1 may be a transparent material.
  • the first and second quantum dots Q1 and Q2 may emit electroluminescence, and the emission wavelength may be in the visible light range.
  • One of the first electrode D1 and the second electrode D2 is an anode and the other is a cathode, and by applying a voltage between the anode and the cathode, the light emitting layer 5 containing the first and second quantum dots Q1 and Q2 has an anode. Holes from the cathode and electrons from the cathode recombine, and the excitons generated by the recombination return to the ground state, producing light.
  • the light generated in the light emitting layer 5 may be blue light, green light or red light.
  • the first nanoparticle group A1 functions as a spacer, and the distance in the Z direction between the first and second quantum dots Q1 and Q2 with the thickness direction of the light emitting layer 5 as the Z direction. can be kept. This improves the luminous efficiency of the light emitting element 1. This is because when the distance between the quantum dots (for example, the distance in the Z direction) is small, excitation energy tends to move between the quantum dots, which may cause a decrease in luminous efficiency. For example, it is known that when the distance between quantum dots is small, excitation energy is transferred by fluorescence resonance energy transfer (FRET). FRET may transfer excitons to other quantum dots or non-emissive centers.
  • FRET fluorescence resonance energy transfer
  • the latter causes exciton deactivation, ie, reduces the luminous efficiency of the quantum dots. Further, for example, when the distance between quantum dots is small, the density of quantum dots (the number of quantum dots per volume) becomes large. When the density of quantum dots is high, the emission of quantum dots may be absorbed by other quantum dots or non-emissive centers. The latter causes a decrease in the luminous efficiency of the quantum dots.
  • the first nanoparticle group A1 functions as a protective layer for the first quantum dots Q1, and the first quantum dots Q1 are less likely to be damaged in the process after forming the first quantum dots.
  • the first and second quantum dots Q1 and Q2 may be made of the same material, have the same particle size, and emit light in the same color.
  • light emission of the same color means light emission by quantum dots having a composition and particle size that can be used within a range that is considered to be the same color in a light emitting element.
  • the same color refers to the same color in the sense that it belongs to any one of a plurality of primary colors constituting a display image, such as red, green, and blue. Therefore, the same color only needs to be approximately the same within the range visible to the human eye, and in a strict sense, it is not required that the peak wavelengths of the light be completely the same.
  • two peaks are detected in the emission wavelength spectra of two types of quantum dots, and the respective peak wavelengths are 400 nm or more and 500 nm or less, which exhibits blue color, 500 nm or more and 600 nm or less, which exhibits green color, and 600 nm or more and 780 nm or less, which exhibits red color. If the quantum dots are within the wavelength range, the quantum dots will emit light of the same color. Furthermore, it is assumed that the same is true even if two peaks are not detected in the emission wavelength spectra of a plurality of quantum dots.
  • the equivalent particle size means that in the cross-sectional observation image of the light-emitting layer 5 in the layer thickness direction (Z direction), as many adjacent particles as possible are extracted and the particle sizes of a total of 30 particles are measured, and the particle size is plotted on the horizontal axis. This means that when the number of classes from the maximum to the minimum data in the histogram is 6, only one peak can be seen. Moreover, different particle sizes mean a case where a histogram is similarly created and two or more peaks are observed. If the particle diameters of particles at distant locations are to be studied, comparisons should be made using approximately the same number of samples at different locations. In addition, regarding the particle size when the cross section is not circular, the diameter of a circle with an area corresponding to the area in the cross-sectional observation image of the particle can be taken as the particle size.
  • the first nanoparticles P1 may include an insulating material. At least a portion (particularly the core, which is the central portion) or the entire first nanoparticle P2 may be made of a translucent insulating material such as SiO 2 , Al 2 O 3 , diamond, or the like.
  • the first nanoparticles P1 may be insulating (electrical conductivity is 1/10 or less of the first quantum dots Q1) or non-luminescent (luminous efficiency is 1/10 or less of the first quantum dots Q1). It may be.
  • the particle size of the second quantum dots Q2 may be equivalent to the particle size of the first quantum dots Q1, and in this case, it becomes easier to form the first nanoparticle group A1 in a layered manner.
  • the particle size of the first nanoparticles P1 may be equivalent to the particle size of the first quantum dots Q1. In this case, since the first nanoparticles P1 are likely to be placed in a close-packed position, the particle size of the first nanoparticles P1 can be It becomes possible to control the arrangement of one nanoparticle group A1. Thereby, the distance between the first quantum dot Q1 and the second quantum dot Q2 can be controlled with higher precision.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration example of the light emitting element of this embodiment.
  • the particle size of the first nanoparticles P1 may be smaller than the particle size of the first quantum dots Q1, and in this case, omission as a spacer is reduced.
  • the bandgap of the first nanoparticles P1 may be larger than that of the first quantum dots Q1, and in this case, radiative recombination in the first nanoparticles P1 becomes difficult to occur.
  • the band gap of the first nanoparticle P1 may be 3.1 [eV] or more (emission wavelength 400 nm or less) or 1.8 [eV] or less (emission wavelength 700 nm or more). In this case, since the first nanoparticles P1 do not emit visible light, color mixing (broadening of the emission wavelength characteristics of the light emitting element ED) can be prevented.
  • the light-emitting layer 5 may have a first quantum dot group 10 that includes the first quantum dots Q1 and spreads out in a layered manner. In this case, more first quantum dots Q1 can be included in the light-emitting layer 5. .
  • the light-emitting layer 5 may have a first quantum dot group 20 that includes the second quantum dots Q2 and spreads in a layered manner. In this case, more second quantum dots Q2 can be included in the light-emitting layer 5. .
  • the first electrode D1 may be one of an anode and a cathode, and the second electrode D2 may be the other.
  • a first charge functional layer F1 (for example, one of an electron transport layer and a hole transport layer) may be provided between the first electrode D1 and the first quantum dot group 10, and the second quantum dot group 20 and the second electrode D2
  • a second charge functional layer F2 (for example, the other of the electron transport layer and the hole transport layer) may be provided in between.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of the light emitting element of this embodiment.
  • the light emitting layer 5 may include second nanoparticles P2 located between the first electrode D1 and the first nanoparticle group A1.
  • the second nanoparticles P2 and the first quantum dots Q1 may be adjacent to each other in the direction (X direction) orthogonal to the layer thickness direction of the light emitting layer 5. In this case, the distance in the X direction between adjacent first quantum dots Q1 can be maintained, and the luminous efficiency of the light emitting element 1 is improved.
  • the second nanoparticles P2 may be semiconductor crystals with a larger band gap than the first quantum dots Q1, and in this case, radiative recombination in the second nanoparticles P2 is less likely to occur.
  • the light emitting layer 5 may include third nanoparticles P3 located between the second electrode D2 and the first nanoparticle group A1.
  • the third nanoparticles P3 and the second quantum dots Q2 may be adjacent to each other in the direction (X direction) orthogonal to the layer thickness direction of the light emitting layer 5.
  • the luminous efficiency of the light emitting element 1 is improved for the same reason as the second nanoparticle.
  • the third nanoparticles P3 may be semiconductor crystals with a larger band gap than the second quantum dots Q2. Luminescent recombination at the third nanoparticle P3 becomes less likely to occur.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of the light emitting element of this embodiment.
  • the particle size of the second nanoparticles P2 may be smaller than the particle size of the first quantum dots Q1, and a plurality of second nanoparticles P2 are arranged in the gaps between adjacent first quantum dots Q1. may be arranged. Since the distance is controlled by the second nanoparticles P2 having a smaller diameter, more detailed control is possible. Furthermore, since the distance is controlled by the plurality of second nanoparticles P2, omissions are less likely to occur.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of the structure of nanoparticles.
  • the first nanoparticle P1, the second nanoparticle P2, the third nanoparticle P3, etc. are collectively referred to as nanoparticle P, and the nanoparticle P may include at least one of an n-type conductive material and a p-type conductive material, It may be made of at least one of an n-type conductive material and a p-type conductive material.
  • the carrier balance in the light emitting layer 5 can be improved (for example, the hole injection ratio can be increased).
  • FIG. 1 the carrier balance in the light emitting layer 5 can be improved (for example, the hole injection ratio can be increased).
  • the outer peripheral part 3 of the nanoparticle P may be composed of an n-type conductive material (for example, an n-type semiconductor), or a p-type conductive material (for example, , p-type semiconductor). If at least a portion or all of the outer peripheral portion 3 has p-type or n-type conductivity, the conductivity in that portion can be improved.
  • the core 2 of the nanoparticle P may be an insulating material.
  • the entire outer periphery 3 of the nanoparticle P1 may be made of an n-type conductive material (the core 2 is coated with an n-type conductive material), or the entire outer periphery 3 of the nanoparticle P may be made of a p-type conductive material. (the core 2 is coated with a p-type conductive material).
  • n-type conductive materials examples include ZnO, ZnMgO, and n-type chalcopyrite compounds.
  • p-type conductive materials examples include Ag-doped NiO and p-type chalcopyrite compounds.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of the configuration around nanoparticles.
  • the surrounding PS of the nanoparticles P may contain at least one of halogen and chalcogen.
  • the first nanoparticle group A1 and the like are collectively referred to as nanoparticle group A, and nanoparticle group A includes nanoparticles P containing an n-type conductive material and another nanoparticle P containing a p-type conductive material. You can stay there.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing an example of the structure of a nanoparticle group. As shown in FIG. 7, the nanoparticle group A includes a nanoparticle P whose core 2 is coated with an n-type conductive material NZ, and another nanoparticle P whose core 2 is coated with a p-type conductive material PZ. May contain.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing an example of the structure of quantum dots.
  • the first quantum dot Q1, the second quantum dot Q2, etc. are collectively referred to as the quantum dot Q, and the quantum dot Q may be a core-shell type including a core 7 and a shell 8, or a shellless type consisting of only the core 7. It may be.
  • a configuration in which a plurality of ligands T are arranged around a quantum dot Q may also be used.
  • Ligand T may contain at least one of halogen and chalcogen. Halogens include fluorine, chlorine, bromine, and the like.
  • the ligand T may be composed of an organic compound.
  • the light emitting layer 5 may have a third nanoparticle group A3 that includes the third nanoparticles P3 and spreads out in a layered manner.
  • a third nanoparticle group A3 including a plurality of third nanoparticles P3 may be located at the top (uppermost layer) of the light emitting layer 5 and may be in contact with the charge functional layer F2.
  • the first nanoparticle group A1 may be insulating, and the third nanoparticle group A3 may be n-type conductive.
  • the first electrode D1 may be an anode
  • the second electrode D2 may be a cathode.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of the light emitting element of this embodiment.
  • a first quantum dot group 10 including a plurality of first quantum dots Q1 may be located at the lowest level (bottom layer) of the light emitting layer 5 and may be in contact with the charge functional layer F1.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of the light emitting element of this embodiment.
  • the light emitting layer 5 may include third quantum dots Q3 located between the second electrode D2 and the third nanoparticle group A3.
  • a first quantum dot group 10 a first nanoparticle group A1, a second quantum dot group 20, a third nanoparticle group A3 including a plurality of third nanoparticles P3, and a plurality of third quantum dots Q3.
  • a configuration may also be adopted in which a third quantum dot group 30 including a third quantum dot group 30 is arranged.
  • the nanoparticle group closer to the anode may have p-type conductivity
  • the nanoparticle group closer to may be made insulating.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of the light emitting element of this embodiment. As shown in FIG. 13, it is sufficient that the first nanoparticle group A1 is spread out in a layered manner, and the first nanoparticle group A1 (a layer composed of a plurality of first nanoparticles P1 consecutively adjacent to each other in the X direction) may be interrupted within the cross section.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of the light emitting element of this embodiment.
  • the light emitting element shown in FIG. 14 includes a first electrode D1, a second electrode D2, and a light emitting layer 5 located between the first electrode D1 and the second electrode D2.
  • Quantum dot Q A first line extending in a first direction (X direction) perpendicular to the Z direction with respect to the cross section of the light emitting layer 5 in the layer thickness direction (Z direction), and in which more than 50% of the particles passing through are quantum dots Q. It can be said that the presence of the portion L1 causes the plurality of quantum dots Q to spread out in a layered manner.
  • the light emitting layer 5 includes a plurality of quantum dots Q spread out in a layered manner.
  • the light emitting layer 5 includes a plurality of nanoparticles P spread out in a layered manner.
  • the first line segment L1, the second line segment L2, and the third line segment L3 have the same length (for example, a length of 100 nm) and are aligned in the X direction.
  • the plurality of nanoparticles P that spread in a layered manner have a plurality of nanoparticles P that are at least consecutively adjacent to each other in the X direction, and L3 passes through more than 60%, or 70%, or more than 80%, or Since more than 90% of the nanoparticles P are plural nanoparticles P, it can be said that the plurality of nanoparticles P are spread out in a layered manner.
  • a plurality of quantum dots Q that spread in a layered manner have a plurality of quantum dots Q that are at least consecutively adjacent to each other in the X direction, and L1 or L2 passes over 60%, or over 70% of the particles, or If more than 80% or more than 90% of the nanoparticles P are the plurality of quantum dots Q, it can be said that the plurality of quantum dots Q are spread out in a layered manner.
  • the method for manufacturing a light emitting device of this embodiment includes a step of forming a first electrode D1 (S10), and a step of arranging a first quantum dot Q1 above the first electrode D1. (S20), arranging the first nanoparticle group A1 containing the first nanoparticles P1 and spreading in a layered manner above the first quantum dots Q1 (S30); The method includes a step of arranging two quantum dots Q2 (S40), and a step of forming a second electrode D2 above the second quantum dots Q2 (S50).
  • step S15 a step (S15) of forming the first charge functional layer F1 and a solution containing the first quantum dots Q1 are applied on the first charge functional layer F1 (first A step (S23) of applying the solution to the upper part of the electrode D1 (a position above the electrode D1) and a step (S25) of baking the solution applied onto the first charge functional layer F1 may be performed.
  • step S23 a solution containing the first quantum dots Q1 and the second nanoparticles P2 is applied onto the first charge functional layer F1 (the first electrode D1 (above position).
  • the light emitting device of FIG. 1 may be formed as follows. First, a first quantum dot liquid containing first quantum dots Q1, a first nanoparticle liquid containing first nanoparticles P1, and a second quantum dot liquid containing second quantum dots Q2 were prepared. The first and second quantum dots Q1 and Q2 have the same structure. The concentration of the first quantum dots Q1 in the first quantum dot liquid is 20 mg/ml, and the solvent of the first quantum dot liquid is octane.
  • the first nanoparticles P1 in the first nanoparticle liquid are made of SiO 2 , the concentration of the first nanoparticles P1 is 30 mg/ml, and the solvent of the first nanoparticle liquid is octane.
  • the first quantum dot liquid was applied onto the first charge functional layer F1 (eg, hole transport layer) by a spin coating method.
  • the rotation speed in the spin coating method was 3000 rpm/40 sec.
  • the average thickness of the layered first quantum dot group A1 obtained after firing the first quantum dot liquid was about 1 times the diameter of the first quantum dots Q1.
  • the first nanoparticle liquid was applied onto the first quantum dot group A1 using a spin coating method.
  • the rotation speed in the spin coating method was 3500 rpm/40 sec.
  • the average thickness of the first nanoparticle group 10 obtained was about 1 times the diameter of the first nanoparticles P1.
  • the second quantum dot liquid was applied onto the first nanoparticle group 10 using a spin coating method.
  • the rotation speed in the spin coating method was 3000 rpm/40 sec.
  • the average thickness of the layered second quantum dot group 20 obtained after firing the second quantum dot liquid was about 1 times the diameter of the second quantum dots Q2.
  • the nanoparticles of FIG. 5 may be formed as follows. SiO 2 nanoparticles were prepared as the core 2 of the nanoparticles P. Next, zinc acetate dihydrate (Zn(CH 3 COO) 2.2H 2 O), ammonia (NH 3 ), and sodium dodecyl sulfate (SDS) were mixed in a mixed solvent of water (H 2 O) and ethanol (EtOH). was added to obtain a mixed solution. Then, the SiO 2 nanoparticles were added to the mixed solution and stirred while heating to 75 degrees Celsius. As a result, zinc oxide (ZnO) grew on SiO 2 . As a result, nanoparticles P including a core 2 made of an insulating material and an outer peripheral part 3 (shell) made of an n-type conductive material were obtained.
  • ZnO zinc oxide
  • the nanoparticles of FIG. 5 may be formed as follows. SiO 2 nanoparticles were prepared as the core 2 of the nanoparticles P. Nickel acetate tetrahydrate was added to a mixed solvent of methoxyethanol and aminoethanol at a concentration of 0.1 mol/L to 0.4 mol/L to obtain a mixed solution. The SiO 2 nanoparticles were added to the mixed solution and stirred while heating. As a result, nickel oxide (NiO) grew on SiO 2 . As a result, nanoparticles P including a core 2 made of an insulating material and an outer peripheral part 3 (shell) made of a p-type conductive material were obtained.
  • FIG. 17 is a schematic diagram showing a configuration example of a display device including the light emitting element of this embodiment.
  • the display device 50 includes a display section 60 including a plurality of sub-pixels SB, SG, and SR, and a driver 70 that drives the plurality of sub-pixels SB, SG, and SR.
  • the sub-pixel SB includes a light emitting element ED and a pixel circuit PC connected to the light emitting element ED.
  • the sub-pixel SB may be a blue sub-pixel including a light-emitting element ED that emits blue light.
  • Sub-pixel SG is a green sub-pixel
  • the sub-pixel SR may be a red sub-pixel.
  • First quantum dot group 20 Second quantum dot group 50 Display device A1 First nanoparticle group A3 Third nanoparticle group D1 First electrode (anode) D2 Second electrode (cathode) ED Light emitting element Q1 First quantum dot Q2 Second quantum dot P1 First nanoparticle P2 Second nanoparticle

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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
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Abstract

発光素子１は、第１電極（Ｄ１）および第２電極（Ｄ２）と、第１電極（Ｄ１）および第２電極（Ｄ２）の間に位置する発光層（５）とを備え、発光層（５）は、第１ナノ粒子（Ｐ１）を含む、層状に広がる第１ナノ粒子群（Ａ１）と、第１電極（Ｄ１）および第１ナノ粒子群（Ａ１）の間に位置する第１量子ドット（Ｑ１）と、第２電極（Ｄ２）および第１ナノ粒子群（Ａ１）の間に位置する第２量子ドット（Ｑ２）とを含む。

Description

発光素子、表示装置、発光素子の製造方法
　本発明は、発光素子、表示装置、発光素子の製造方法に関する。
　特許文献１～３には、量子ドットを含む発光層を備えた発光素子が開示されている。
特開２００７－０９５６８５号（２００７年４月１２日公開） ＵＳ２０１９／０２８０２３２Ａ１（２０１９年９月１２日公開） ＷＯ２０２０／２０８８１０Ａ１（２０２０年１０月１５日国際公開）
　量子ドットを含む発光素子の発光効率の向上が求められている。
　本開示の一態様に係る発光素子は、第１電極および第２電極と、前記第１電極および前記第２電極の間に位置する発光層とを備え、前記発光層は、第１ナノ粒子を含む、層状に広がる第１ナノ粒子群と、前記第１電極および前記第１ナノ粒子群の間に位置し、前記第１ナノ粒子とは構成元素および組成並びに粒径の少なくとも１つが異なる第１量子ドットと、前記第２電極および前記第１ナノ粒子群の間に位置し、前記第１ナノ粒子とは構成元素および組成並びに粒径の少なくとも１つが異なる第２量子ドットとを含む。
　本開示の一態様によれば、量子ドットを含む発光素子の発光効率が向上する。
本実施形態の発光素子の構成例を示す断面図である。 本実施形態の発光素子の構成例を示す断面図である。 本実施形態の発光素子の構成例を示す断面図である。 本実施形態の発光素子の構成例を示す断面図である。 ナノ粒子の構成例を示す断面図である。 ナノ粒子の周囲の構成例を示す断面図である。 ナノ粒子群の構成例を示す断面図である。 量子ドットの構成例を示す断面図である。 本実施形態の発光素子の構成例を示す断面図である。 本実施形態の発光素子の構成例を示す断面図である。 本実施形態の発光素子の構成例を示す断面図である。 本実施形態の発光素子の構成例を示す断面図である。 本実施形態の発光素子の構成例を示す断面図である。 本実施形態の発光素子の構成例を示す断面図である。 本実施形態の発光素子の製造方法の一例を示すフローチャートである。 本実施形態の発光素子の製造方法の一例を示すフローチャートである。 本実施形態の発光素子を含む表示装置の構成例を示す模式図である。
　（発光素子）
　図１は、本実施形態の発光素子の構成例を示す断面図である。図１に示すように、本実施形態の発光素子１は、第１電極Ｄ１および第２電極Ｄ２と、第１電極Ｄ１および第２電極Ｄ２の間に位置する発光層５とを備え、発光層５は、第１ナノ粒子Ｐ１を含む、層状に広がる第１ナノ粒子群Ａ１と、第１電極Ｄ１および第１ナノ粒子群Ａ１の間に位置し、第１ナノ粒子Ｐ１とは構成元素および組成並びに粒径の少なくとも１つが異なる第１量子ドットＱ１と、第２電極Ｄ２および第１ナノ粒子群Ａ１の間に位置し、第１ナノ粒子Ｐ１とは構成元素および組成並びに粒径の少なくとも１つが異なる第２量子ドットＱ２とを含む。組成が異なるとは、構成元素は同じでもその構成割合（組成比）が異なることを意味する。
　本開示の量子ドットとは、最大幅が１００ｎｍ以下の発光可能な粒子を意味する。量子ドットの形状すなわち粒子の形状は、上記最大幅を満たす範囲であればよく、特に制約されず、球状の立体形状（円状の断面形状）に限定されるものではない。例えば、多角形状の断面形状、棒状の立体形状、枝状の立体形状、表面に凹凸を有す立体形状でもよく、または、それらの組合せでもよい。典型的には、半導体を含む。ここでいう半導体は、一定のバンドギャップを有し光を発することができる材料を意味し、少なくとも次の材料を含む。すなわち、半導体は、例えば、ＩＩ－ＶＩ族化合物、ＩＩＩ－Ｖ族化合物、カルコゲナイド及びペロブスカイト化合物からなる群より選択される少なくとも１種を含む。なお、ＩＩ－ＶＩ族化合物とはＩＩ族元素とＶＩ族元素を含む化合物を意味し、ＩＩＩ－Ｖ族化合物はＩＩＩ族元素とＶ族元素を含む化合物を意味する。また、ＩＩ族元素とは２族元素および１２族元素を含み、ＩＩＩ族元素とは３族元素および１３族元素を含み、Ｖ族元素は５族元素および１５族元素を含み、ＶＩ族元素は６族元素および１６族元素を含み得る。なお、ローマ数字を用いた元素の族の番号表記は旧ＩＵＰＡＣ方式または旧ＣＡＳ方式に基づく表記で、アラビア数字を用いた元素の族の番号表記は現ＩＵＰＡＣ方式に基づく表記である。
ＩＩ－ＶＩ族化合物は、例えば、ＭｇＳ、ＭｇＳｅ、ＭｇＴｅ、ＣａＳ、ＣａＳｅ、ＣａＴｅ、ＳｒＳ、ＳｒＳｅ、ＳｒＴｅ、ＢａＳ、ＢａＳｅ、ＢａＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ及びＨｇＴｅからなる群より選択される少なくとも１種を含む。
ＩＩＩ－Ｖ族化合物は、例えば、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＮ、ＩｎＡｓ、ＩｎＰ及びＩｎＳｂからなる群より選択される少なくとも１種を含む。
カルコゲナイドは、ＶＩ Ａ（１６）族元素を含む化合物であり、例えば、ＣｄＳ又はＣｄＳｅを含む。カルコゲナイドが、これらの混晶を含んでもよい。
ペロブスカイト化合物は、例えば、一般式ＣｓＰｂＸ３で表される組成を有する。構成元素Ｘは、例えば、Ｃｌ、Ｂｒ及びＩからなる群より選択される少なくとも１種を含む。
　なお、ナノ粒子はナノサイズ（粒径１０００ｎｍ未満）の粒子を意味する。粒子の形状は、量子ドットの「粒子の形状」の説明と同じ粒子の形状であればよい。
　第１ナノ粒子Ｐ１は透光体であってもよい。第１および第２量子ドットＱ１・Ｑ２は、エレクトロルミネセンスを発して、発光波長が可視光域であってもよい。
　第１電極Ｄ１および第２電極Ｄ２の一方はアノード、他方はカソードであり、アノードおよびカソード間に電圧を印加することで、第１および第２量子ドットＱ１・Ｑ２を含む発光層５では、アノードからの正孔とカソードからの電子とが再結合し、再結合により生じた励起子が基底状態に戻ることで光が生じる。発光層５で生じる光は、青色光、緑色光あるいは赤色光であってもよい。
　第１ナノ粒子群Ａ１を設けることで、第１ナノ粒子群Ａ１がスペーサとして機能し、発光層５の厚み方向をＺ方向として、第１および第２量子ドットＱ１・Ｑ２間のＺ方向の距離を保つことができる。これにより、発光素子１の発光効率が向上する。量子ドット間の距離（例えばＺ方向の距離）が小さい場合、励起エネルギーが量子ドット間で移動し易く、発光効率低下の原因となりうるからである。例えば、量子ドット間の距離が小さい場合、蛍光共鳴エネルギー移動（ＦＲＥＴ）によって、励起エネルギーが移動することが知られている。ＦＲＥＴは、励起子を他の量子ドットまたは非発光中心に移動させることがある。後者は励起子の失活の原因、すなわちと量子ドットの発光効率を低下させる原因となる。また、例えば、量子ドット間の距離が小さい場合、量子ドットの密度（体積当たりの量子ドットの数）が大きくなる。量子ドットの密度が大きい場合、量子ドットの発光が他の量子ドットまたは非発光中心に吸収されることがある。後者は量子ドットの発光効率を低下させる原因となる。第１ナノ粒子群Ａ１が第１量子ドットＱ１の保護層として機能し、第１量子ドット形成後の工程において第１量子ドットＱ１がダメージを受け難いというメリットもある。第１および第２量子ドットＱ１・Ｑ２が同材料で構成されてもよく、また、同等の粒径を持ってもよく、また、同一色に発光してもよい。ここで、同一色の発光とは、発光素子において同一色とみなされる範囲で利用可能な組成および粒径を有した量子ドットによる発光を意味する。また、同一色とは、赤、緑、および青等の表示画像を構成する複数の原色のいずれかに属するという意味での同一色である。そのため、同一色は、人の目に見える範囲でほぼ同一であればよく、厳密な意味で光の波長のピークが完全に同一であることまでも要求されるものではない。例えば、２種類の量子ドットの発光波長スペクトルに２つのピークが検出されそれぞれのピーク波長が、青を呈する４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下、緑を呈する５００ｎｍ超６００ｎｍ以下、赤を呈する６００ｎｍ超７８０ｎｍ以下のそれぞれの波長範囲内にあれば、それらの量子ドットは同一色の発光をするものとする。また、複数の量子ドットの発光波長スペクトルにピークが２つ検出されない場合も同一であるとする。
　また、同等の粒径とは、発光層５の層厚方向（Ｚ方向）の断面観察像において、できるだけ隣り合う粒子を抽出し合計３０個の粒子の粒径を測定し、粒径を横軸としたヒストグラムでデータの最大から最小までの階級数を６とした場合に、ピークが１つしか見られない場合のことを意味する。また、異なる粒径とは、同様にヒストグラムを作成し、２つ以上のピークが見られた場合のことを意味する。離れた箇所の粒子の粒径を対象とする場合は、別の箇所同士で略同じサンプル数で比較すべきである。なお、断面が円でない場合の粒径については、粒子の断面観察像における面積に相当する面積の円の直径を粒径とすることができる。
　第１ナノ粒子Ｐ１は絶縁材料を含んでもよい。第１ナノ粒子Ｐ２の少なくとも一部（特に中心部であるコア）、または全体を、例えば、ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，ダイヤモンド等の透光性の絶縁材料で構成してもよい。第１ナノ粒子Ｐ１は、絶縁性（電気伝導度が第１量子ドットＱ１の１／１０以下）であってもよいし、非発光性（発光効率が第１量子ドットＱ１の１／１０以下）であってもよい。
　第２量子ドットＱ２の粒径は、第１量子ドットＱ１の粒径と同等であってもよく、この場合、第１ナノ粒子群Ａ１を層状に形成し易くなる。第１ナノ粒子Ｐ１の粒径は、第１量子ドットＱ１の粒径と同等であってもよく、この場合、第１ナノ粒子Ｐ１が最密充填の位置に収まりやすいので、より高精度な第１ナノ粒子群Ａ１の配置の制御が可能となる。それによって、第１量子ドットＱ１と第２量子ドットＱ２の距離をより高精度に制御可能となる。
　図２は、本実施形態の発光素子の構成例を示す断面図である。図２に示すように、第１ナノ粒子Ｐ１の粒径は、第１量子ドットＱ１の粒径よりも小さくてもよく、この場合、スペーサとしての抜けが低減する。第１ナノ粒子Ｐ１のバンドギャップは、第１量子ドットＱ１のバンドギャップよりも大きくてもよく、この場合、第１ナノ粒子Ｐ１での発光再結合が生じ難くなる。
　第１ナノ粒子Ｐ１のバンドギャップが、３．１〔ｅＶ〕以上(発光波長４００ｎｍ以下)、または１．８〔ｅＶ〕以下（発光波長７００ｎｍ以上）であってもよい。この場合、第１ナノ粒子Ｐ１が可視光を発することがないため、混色（発光素子ＥＤの発光波長特性のブロード化）を防ぐことができる。
　発光層５は、第１量子ドットＱ１を含む、層状に広がる第１量子ドット群１０を有していてもよく、この場合、発光層５内により多くの第１量子ドットＱ１を含めることができる。発光層５は、第２量子ドットＱ２を含む、層状に広がる第１量子ドット群２０を有していてもよく、この場合、発光層５内により多くの第２量子ドットＱ２を含めることができる。
　第１電極Ｄ１がアノードおよびカソードの一方であり、第２電極Ｄ２がそれらの他方であってもよい。第１電極Ｄ１および第１量子ドット群１０間に第１電荷機能層Ｆ１（例えば、電子輸送層および正孔輸送層の一方）を設けてもよく、第２量子ドット群２０および第２電極Ｄ２間に第２電荷機能層Ｆ２（例えば、電子輸送層および正孔輸送層の他方）を設けてもよい。
　図３は、本実施形態の発光素子の構成例を示す断面図である。図３に示すように、発光層５は、第１電極Ｄ１および第１ナノ粒子群Ａ１の間に位置する第２ナノ粒子Ｐ２を含んでもよい。第２ナノ粒子Ｐ２と第１量子ドットＱ１とが、発光層５の層厚方向と直交する方向（Ｘ方向）に隣り合ってもよい。この場合、隣り合う第１量子ドットＱ１間のＸ方向の距離を保つことができ、発光素子１の発光効率が向上する。第２ナノ粒子Ｐ２は、第１量子ドットＱ１よりもバンドギャップの大きい半導体結晶であってもよく、この場合、第２ナノ粒子Ｐ２での発光再結合が生じ難くなる。
　発光層５は、第２電極Ｄ２および第１ナノ粒子群Ａ１の間に位置する第３ナノ粒子Ｐ３を含んでもよい。第３ナノ粒子Ｐ３と第２量子ドットＱ２とが、発光層５の層厚方向と直交する方向（Ｘ方向）に隣り合ってもよい。第２ナノ粒子と同様の理由により発光素子１の発光効率が向上する。第３ナノ粒子Ｐ３が、第２量子ドットＱ２よりもバンドギャップの大きい半導体結晶であってもよい。第３ナノ粒子Ｐ３での発光再結合が生じ難くなる。
　図４は、本実施形態の発光素子の構成例を示す断面図である。図４に示すように、第２ナノ粒子Ｐ２の粒径は、第１量子ドットＱ１の粒径よりも小さくてもよく、隣り合う第１量子ドットＱ１の間隙に複数の第２ナノ粒子Ｐ２が配されてもよい。より小径の第２ナノ粒子Ｐ２によって距離を制御するので、より詳細な制御が可能となる。また、複数の第２ナノ粒子Ｐ２によって距離を制御するので、抜けが生じにくい。
　図５は、ナノ粒子の構成例を示す断面図である。第１ナノ粒子Ｐ１、第２ナノ粒子Ｐ２、第３ナノ粒子Ｐ３等の総称をナノ粒子Ｐとして、ナノ粒子Ｐは、ｎ型導電性材料およびｐ型導電性材料の少なくとも一方を含んでもよく、ｎ型導電性材料およびｐ型導電性材料の少なくとも一方から成ってもよい。これにより、発光層５におけるキャリアバランスを向上させる（例えば、ホールの注入比率を高める）ことができる。図５に示すように、ナノ粒子Ｐの外周部３の少なくとも一部または全部が、ｎ型導電性材料（例えば、ｎ型半導体）で構成されていてもよいし、ｐ型導電性材料（例えば、ｐ型半導体）で構成されていてもよい。外周部３の少なくとも一部または全部にｐ型あるいはｎ型の導電性があれば、その部分での導電性を向上させることができる。ナノ粒子Ｐのコア２は絶縁材料であってもよい。ナノ粒子Ｐ１の外周部３の全体がｎ型導電性材料で構成され（コア２がｎ型導電性材料で被覆され）ていてもよいし、ナノ粒子Ｐの外周部３の全体がｐ型導電性材料で構成され（コア２がｐ型導電性材料で被覆され）ていてもよい。
　ｎ型導電性材料として、ＺｎＯ，ＺｎＭｇＯ、ｎ型カルコパイライト型化合物等を挙げることができる。ｐ型導電性材料として、例えばＡｇをドープしたＮｉＯ、ｐ型カルコパイライト型化合物を挙げることができる。
　図６は、ナノ粒子の周囲の構成例を示す断面図である。図６に示すように、ナノ粒子Ｐの周囲ＰＳに、ハロゲンおよびカルコゲンの少なくとも一方が含まれていてもよい。
　第１ナノ粒子群Ａ１等の総称をナノ粒子群Ａとして、ナノ粒子群Ａは、ｎ型導電性材料を含むナノ粒子Ｐと、ｐ型導電性材料を含む別のナノ粒子Ｐとを含んでいてもよい。図７は、ナノ粒子群の構成例を示す断面図である。図７に示すように、ナノ粒子群Ａは、コア２がｎ型導電性材料ＮＺで被覆されたナノ粒子Ｐと、コア２がｐ型導電性材料ＰＺで被覆された別のナノ粒子Ｐとを含んでいてもよい。
　図８は、量子ドットの構成例を示す断面図である。第１量子ドットＱ１、第２量子ドットＱ２等の総称を量子ドットＱとして、量子ドットＱは、コア７およびシェル８を含むコアシェル型であってもよいし、コア７だけで構成されたシェルレス型であってもよい。量子ドットＱの周囲に複数のリガンドＴが配された構成でもよい。リガンドＴは、ハロゲンおよびカルコゲンの少なくとも一方を含んでもよい。ハロゲンは、フッ素、塩素、臭素等である。量子ドット間の距離が小さい場合、リガンドが剥がれて量子ドットが失活し易いが、量子ドット間にナノ粒子を設けることで、リガンド剥がれによる失活率を低減することができる。リガンドＴが有機化合物で構成されていてもよい。
　図９および図１０は、本実施形態の発光素子の構成例を示す断面図である。図９および図１０に示すように、発光層５は、第３ナノ粒子Ｐ３を含む、層状に広がる第３ナノ粒子群Ａ３を有してもよい。この場合、図１０に示すように、複数の第３ナノ粒子Ｐ３を含む第３ナノ粒子群Ａ３が発光層５の最上位（最上層）に位置し、電荷機能層Ｆ２に接してもよい。
第１ナノ粒子群Ａ１は絶縁性であり、第３ナノ粒子群Ａ３はｎ型導電性であってもよい。この場合、第１電極Ｄ１がアノード、第２電極Ｄ２がカソードであってもよい。
　図１１は、本実施形態の発光素子の構成例を示す断面図である。図１１に示すように、複数の第１量子ドットＱ１を含む第１量子ドット群１０が発光層５の最下位（最下層）に位置し、電荷機能層Ｆ１に接してもよい。
　図１２は、本実施形態の発光素子の構成例を示す断面図である。図１２に示すように、発光層５は、第２電極Ｄ２および第３ナノ粒子群Ａ３の間に位置する第３量子ドットＱ３を含んでもよい。下層側から順に、第１量子ドット群１０、第１ナノ粒子群Ａ１、第２量子ドット群２０、複数の第３ナノ粒子Ｐ３を含む第３ナノ粒子群Ａ３、および複数の第３量子ドットＱ３を含む第３量子ドット群３０が配された構成でもよい。例えばキャリアバランスを向上させる（電子過多改善の）ために、アノードに近い側のナノ粒子群（Ｄ１がアノードであればＡ１、Ｄ２がアノードであればＡ３）をｐ型導電性としてもよく、カソードに近い側のナノ粒子群（Ｄ２がカソードであればＡ３、Ｄ２がアノードであればＡ１）を絶縁性としてもよい。
　図１３は、本実施形態の発光素子の構成例を示す断面図である。図１３に示すように、第１ナノ粒子群Ａ１は層状に広がっておればよく、第１ナノ粒子群Ａ１（Ｘ方向に連続して隣り合う複数の第１ナノ粒子Ｐ１で構成される層）が断面内で途切れていてもよい。
　図１４は、本実施形態の発光素子の構成例を示す断面図である。図１４に示す発光素子は、第１電極Ｄ１および第２電極Ｄ２と、第１電極Ｄ１および第２電極Ｄ２の間に位置する発光層５とを備え、発光層５は、層状に広がる複数の量子ドットＱとを含む。発光層５の層厚方向（Ｚ方向）の断面に対して、Ｚ方向と直交する第１方向（Ｘ方向）に延伸し、通過する粒体の５０％超が量子ドットＱである第１線分Ｌ１が存在することをもって、その複数の量子ドットＱは層状に広がるということができる。
　同様に、発光層５は層状に広がる複数の量子ドットＱを含む。第１線分Ｌ１と平行かつ第１線分Ｌ１よりも第２電極Ｄ２側に位置し、通過する粒体の５０％超が量子ドットＱである第２線分Ｌ２が存在することをもって、その複数の量子ドットＱは層状に広がるということができる。同様に、発光層５は層状に広がる複数のナノ粒子Ｐを含む。第１線分Ｌ１と平行かつ第１線分Ｌ１および第２線分Ｌ２の間に位置し、通過する粒体の５０％超がナノ粒子Ｐである第３線分Ｌ３が存在することをもって、その複数のナノ粒子Ｐは層状に広がるということができる。
　第１線分Ｌ１、第２線分Ｌ２および第３線分Ｌ３は同じ長さであって（例えば、１００ｎｍの長さ）Ｘ方向の位置が揃っている。層状に広がる複数のナノ粒子Ｐが、Ｘ方向に少なくとも連続して隣り合う複数のナノ粒子Ｐを有し、Ｌ３が通過する粒体の６０％超、または７０％超、または８０％超、または９０％超が複数のナノ粒子Ｐであることをもってその複数のナノ粒子Ｐは層状に広がるといってもよい。同様に、層状に広がる複数の量子ドットＱが、Ｘ方向に少なくとも連続して隣り合う複数の量子ドットＱを有し、Ｌ１またはＬ２が通過する粒体の６０％超、または７０％超、または８０％超、または９０％超が複数のナノ粒子Ｐであることをもってその複数の量子ドットＱは層状に広がるといってもよい。
　（発光素子の製造方法）
　図１５および図１６は、本実施形態の発光素子の製造方法の一例を示すフローチャートである。図１および図１５に示すように、本実施形態の発光素子の製造方法は、第１電極Ｄ１を形成する工程（Ｓ１０）と、第１電極Ｄ１の上方に第１量子ドットＱ１を配置する工程（Ｓ２０）と、第１量子ドットＱ１の上方に、第１ナノ粒子Ｐ１を含む、層状に広がる第１ナノ粒子群Ａ１を配置する工程（Ｓ３０）と、第１ナノ粒子群Ａ１の上方に第２量子ドットＱ２を配置する工程（Ｓ４０）と、第２量子ドットＱ２の上方に、第２電極Ｄ２を形成する工程（Ｓ５０）とを含む。
　図１６に示すように、工程Ｓ１０および工程Ｓ３０の後に、第１電荷機能層Ｆ１を形成する工程（Ｓ１５）と、第１量子ドットＱ１を含む溶液を第１電荷機能層Ｆ１の上（第１電極Ｄ１の上方位置）に塗布する工程（Ｓ２３）と、第１電荷機能層Ｆ１上に塗布された溶液を焼成する工程（Ｓ２５）とを行ってもよい。図３および図４のような発光素子ＥＤを製造する場合には、工程Ｓ２３において、第１量子ドットＱ１および第２ナノ粒子Ｐ２を含む溶液を第１電荷機能層Ｆ１の上（第１電極Ｄ１の上方位置）に塗布してもよい。
　（実施例１）
　図１の発光素子を以下のように形成してもよい。まず、第１量子ドットＱ１を含む第１量子ドット液と、第１ナノ粒子Ｐ１を含む第１ナノ粒子液と、第２量子ドットＱ２を含む第２量子ドット液とを用意した。第１および第２量子ドットＱ１・Ｑ２は同構造の量子ドットである。第１量子ドット液における第１量子ドットＱ１の濃度は２０ｍｇ／ｍｌであり、第１量子ドット液の溶媒はオクタンである。第１ナノ粒子液中の第１ナノ粒子Ｐ１はＳｉＯ２から成り、第１ナノ粒子Ｐ１の濃度は３０ｍｇ／ｍｌであり、第１ナノ粒子液の溶媒はオクタンである。
　次いで、第１電荷機能層Ｆ１（例えば、正孔輸送層）上にスピンコート法で第１量子ドット液を塗布した。スピンコート法における回転数は３０００ｒｐｍ／４０ｓｅｃであった。第１量子ドット液の焼成後に得られた、層状の第１量子ドット群Ａ１の平均厚さは第１量子ドットＱ１の直径の約１倍であった。
　次に、第１量子ドット群Ａ１の上にスピンコート法で第１ナノ粒子液を塗布した。スピンコート法における回転数は３５００ｒｐｍ／４０ｓｅｃであった。得られた第１ナノ粒子群１０の平均厚さは第１ナノ粒子Ｐ１の直径の約１倍であった。
　次に、第１ナノ粒子群１０の上にスピンコート法で第２量子ドット液を塗布した。スピンコート法における回転数は３０００ｒｐｍ／４０ｓｅｃであった。第２量子ドット液の焼成後に得られた、層状の第２量子ドット群２０の平均厚さは第２量子ドットＱ２の直径の約１倍であった。
　（実施例２）
　図５のナノ粒子を以下のように形成してもよい。ナノ粒子Ｐのコア２としてＳｉＯ２のナノ粒子を用意した。次いで、酢酸亜鉛２水和物（Ｚｎ（ＣＨ３ＣＯＯ）２・２Ｈ２Ｏ）とアンモニア（ＮＨ３）とドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）とを水（Ｈ２Ｏ）およびエタノール（ＥｔＯＨ）の混合溶媒に添加して、混合溶液を得た。次いで、前記ＳｉＯ２ナノ粒子を前記混合溶液に添加し、摂氏７５度に加熱しながら撹拌した。これにより、ＳｉＯ２上に酸化亜鉛（ＺｎＯ）が成長した。結果として、絶縁材料から成るコア２と、ｎ型伝導性材料からなる外周部３（シェル）とを含むナノ粒子Ｐが得られた。
　（実施例３）
　図５のナノ粒子を以下のように形成してもよい。ナノ粒子Ｐのコア２としてＳｉＯ２のナノ粒子を用意した。酢酸ニッケル四水和物を、濃度が０．１ｍｏｌ/Ｌから０．４ｍｏｌ/Ｌになるように、メトキシエタノールとアミノエタノールとの混合溶媒に添加して、混合溶液を得た。前記ＳｉＯ２ナノ粒子を前記混合溶液に添加し、加熱しながら撹拌した。これにより、ＳｉＯ２上に酸化ニッケル（ＮｉＯ）が成長した。結果として絶縁材料から成るコア２と、ｐ型伝導性材料からなる外周部３（シェル）とを含むナノ粒子Ｐが得られた。
　（表示装置）
　図１７は、本実施形態の発光素子を含む表示装置の構成例を示す模式図である。図１７に示すように、表示装置５０は、複数のサブ画素ＳＢ・ＳＧ・ＳＲを含む表示部６０と、複数のサブ画素ＳＢ・ＳＧ・ＳＲを駆動するドライバ７０とを備える。例えば、サブ画素ＳＢは、発光素子ＥＤと発光素子ＥＤに接続される画素回路ＰＣとを含む。サブ画素ＳＢが、青色発光の発光素子ＥＤを含む青のサブ画素でもよい。サブ画素ＳＧが緑のサブ画素、
サブ画素ＳＲが赤のサブ画素であってもよい。
　（附記）
　上述の各実施形態は、例示および説明を目的とするものであり、限定を目的とするものではない。これら例示および説明に基づけば、多くの変形形態が可能になることが、当業者には明らかである。
　５　発光層
　１０　第１量子ドット群
　２０　第２量子ドット群
　５０　表示装置
　Ａ１　第１ナノ粒子群
　Ａ３　第３ナノ粒子群
　Ｄ１　第１電極（アノード）
　Ｄ２　第２電極（カソード）
　ＥＤ　発光素子
　Ｑ１　第１量子ドット
　Ｑ２　第２量子ドット
　Ｐ１　第１ナノ粒子
　Ｐ２　第２ナノ粒子

Claims (31)

  1. 　第１電極および第２電極と、前記第１電極および前記第２電極の間に位置する発光層とを備え、
    　前記発光層は、第１ナノ粒子を含む、層状に広がる第１ナノ粒子群と、前記第１電極および前記第１ナノ粒子群の間に位置し、前記第１ナノ粒子とは構成元素並びに組成および粒径の少なくとも１つが異なる第１量子ドットと、前記第２電極および前記第１ナノ粒子群の間に位置し、前記第１ナノ粒子とは構成元素並びに組成および粒径の少なくとも１つが異なる第２量子ドットとを含む、発光素子。
  2. 　前記第１ナノ粒子は絶縁材料を含む、請求項１に記載の発光素子。
  3. 　前記第１量子ドットおよび前記第２量子ドットは、粒径の同等性、構成元素の同一性、および発光色の同一性の少なくとも１つを有している、請求項１または２に記載の発光素子。
  4. 　前記第１ナノ粒子の粒径は、前記第１量子ドットの粒径と同等である、請求項１～３のいずれか１項に記載の発光素子。
  5. 　前記第１ナノ粒子の粒径は、前記第１量子ドットの粒径よりも小さい、請求項１～３のいずれか１項に記載の発光素子。
  6. 　前記第１ナノ粒子のバンドギャップは、前記第１量子ドットのバンドギャップよりも大きい、請求項１～５のいずれか１項に記載の発光素子。
  7. 　前記第１ナノ粒子は、ｎ型導電性材料およびｐ型導電性材料の少なくとも一方を含む、請求項１～６のいずれか１項に記載の発光素子。
  8. 　前記第１ナノ粒子群は、ｎ型導電性材料を含む前記第１ナノ粒子と、ｐ型導電性材料を含む別の第１ナノ粒子とを含む、請求項７に記載の発光素子。
  9. 　前記第１ナノ粒子における、前記ｎ型導電性材料および前記ｐ型導電性材料の少なくとも一方の存在部位は、前記第１ナノ粒子の外周部である、請求項７に記載の発光素子。
  10. 　前記第１ナノ粒子は、ｎ型導電性材料またはｐ型導電性材料で被覆されている、請求項１～９の何れか１項に記載の発光素子。
  11. 　前記第１ナノ粒子群は、ｎ型導電性材料で被覆された前記第１ナノ粒子と、ｐ型導電性材料で被覆された別の第１ナノ粒子とを含む、請求項８に記載の発光素子。
  12. 　前記第１ナノ粒子の周囲に、ハロゲンおよびカルコゲンの少なくとも一方が含まれる、請求項１～１１のいずれか１項に記載の発光素子。
  13. 　前記発光層は、前記第１量子ドットを含む、層状に広がる第１量子ドット群を有する、請求項１～１２のいずれか１項に記載の発光素子。
  14. 　前記発光層は、前記第２量子ドットを含む、層状に広がる第２量子ドット群を有する、請求項１～１３のいずれか１項に記載の発光素子。
  15. 　前記発光層は、前記第１電極および前記第１ナノ粒子群の間に位置する第２ナノ粒子を含む、請求項１～１２のいずれか１項に記載の発光素子。
  16. 　前記第２ナノ粒子と前記第１量子ドットとが、発光層の層厚方向と直交する方向に隣り合う、請求項１５に記載の発光素子。
  17. 　前記第２ナノ粒子が、前記第１量子ドットよりもバンドギャップの大きい半導体結晶である、請求項１５または１６に記載の発光素子。
  18. 　前記第２ナノ粒子の粒径は、前記第１量子ドットの粒径よりも小さい、請求項１５～１７のいずれか１項に記載の発光素子。
  19. 　前記発光層は、前記第２電極および前記第１ナノ粒子群の間に位置する第３ナノ粒子を含む、請求項１～１２のいずれか１項に記載の発光素子。
  20. 　前記第３ナノ粒子と前記第２量子ドットとが、発光層の層厚方向と直交する方向に隣り合う、請求項１９に記載の発光素子。
  21. 　前記第３ナノ粒子が、前記第２量子ドットよりもバンドギャップの大きい半導体結晶である、請求項１９または２０に記載の発光素子。
  22. 　前記発光層は、前記第３ナノ粒子を含む、層状に広がる第３ナノ粒子群を有する、請求項１９に記載の発光素子。
  23. 　前記発光層においては、前記第３ナノ粒子群が最上位に位置する、請求項２２に記載の発光素子。
  24. 　前記第１ナノ粒子群は絶縁性であり、第３ナノ粒子群はｎ型導電性である、請求項２２に記載の発光素子。
  25. 　前記発光層は、前記第２電極および前記第３ナノ粒子群の間に位置する第３量子ドットを含む、請求項２２に記載の発光素子。
  26. 　前記第１電極はアノードであり、前記第２電極はカソードである、請求項１～２５のいずれか１項に記載の発光素子。
  27. 　第１電極および第２電極と、前記第１電極および前記第２電極の間に位置する発光層とを備え、
    　前記発光層は、複数のナノ粒子と、複数の量子ドットとを含み、
    　前記発光層の層厚方向の断面に対して、前記層厚方向と直交する第１方向に延伸し、通過する粒体の過半数が量子ドットである第１線分と、前記第１線分と平行かつ前記第１線分よりも第２電極側に位置し、通過する粒体の過半数が量子ドットである第２線分と、前記第１線分と平行かつ前記第１線分および前記第２線分の間に位置し、通過する粒体の過半数がナノ粒子である第３線分とを引くことができ、
    　前記第１～第３線分は同じ長さであって、前記第１方向の位置が揃っている、発光素子。
  28. 　請求項１～２７のいずれか１項に記載の発光素子を備える表示装置。
  29. 　第１電極を形成する工程と、
    　前記第１電極の上方に第１量子ドットを配置する工程と、
    　前記第１量子ドットの上方に、第１ナノ粒子を含む、層状に広がる第１ナノ粒子群を配置する工程と、
    　前記第１ナノ粒子群の上方に第２量子ドットを配置する工程と、
    　前記第２量子ドットの上方に、第２電極を形成する工程とを含む、発光素子の製造方法。
  30. 　第１量子ドットを配置する工程において、前記第１量子ドットを含む溶液を前記第１電極の上方位置に塗布する、請求項２９に記載の発光素子の製造方法。
  31. 　前記溶液に、第２ナノ粒子が含まれる、請求項３０に記載の発光素子の製造方法。
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